Duńscy naukowcy odkryli w lodach Grenlandii ogromne wirusy, które wydają się mieć wpływ na topnienie pokrywy lodowej. Infekują one glony i ograniczają ich rozrost, przez co mogą zostać wykorzystane w spowolnieniu topnienia lodu, otwierając nową drogę do łagodzenia zmian klimatu.
Wirusów nie widać gołym okiem. Większość mieści się w przedziale od 20 do około 300 nanometrów. Odkryte na Grenlandii wirusy mogą osiągnąć nawet do 2,5 mikrometra, czyli 2500 nanometrów, co oznacza, że są około 125 razy większe od normalnych wirusów. Są nawet większe od większości bakterii (typowa bakteria ma 2-3 mikrometry) i mają też duże genomy, zawierające około 2,5 miliona par zasad.
Duńscy uczeni z Uniwersytetu w Aarhus odkryli wirusy na pokrywie lodowej. Dzielą one środowisko z mikroskopijnymi glonami. Naukowcy sądzą, że infekując glony, wirusy mogą wpływać na topnienie pokrywy lodowej.
Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma „Microbiome” (DOI: 10.1186/s40168-024-01796-y).
Zakwity glonów
Wiosna w Arktyce oznacza gwałtowny rozkwit życia. Nie dotyczy to tylko niedźwiedzi polarnych czy innych dużych zwierząt. Do życia budzą się też uśpione w lodzie glony. Gdy kwitną, pokrywają duże obszary lodu, zmieniając jego kolor na ciemniejszy. To zmniejsza zdolność lodu do odbijania promieni słonecznych, nasilając jego topnienie.
Nowo odkryte wirusy infekują mikroskopijne glony i jak wskazują badacze, mogą być sposobem na kontrolowanie zakwitu glonów. Być może w dłuższej perspektywie uda się dzięki nim ograniczyć topnienie lodu.
– Nie wiemy zbyt wiele o tych wirusach, ale myślę, że mogą być przydatne w łagodzeniu topnienia lodu spowodowanego zakwitami glonów. Jak bardzo są specyficzne i jak skuteczne by to było, jeszcze nie wiemy. Ale badając je dalej, mamy nadzieję odpowiedzieć na niektóre z tych pytań – mówi dr Laura Perini z Wydziału Nauk o Środowisku Uniwersytetu w Aarhus.
Megawirusy
Olbrzymie wirusy odkryto po raz pierwszy w 1981 roku. Wówczas naukowcy znaleźli je w oceanie. Sklasyfikowane zostały w grupie tzw. wielkich nukleocytoplazmatycznych wirusów DNA (NCLDV) tworzących rząd Megavirales (Megawirusy). Okazało się, że specjalizują się one w infekowaniu glonów – zielenic. W późniejszych latach znaleziono je w glebie, a nawet u ludzi. Teraz badacze znaleźli je na powierzchni lodu i śniegu zdominowanym przez glony.
– Przeanalizowaliśmy próbki z ciemnego lodu, czerwonego śniegu i kriokonitów (zagłębienia na powierzchni lodowców wypełnione wodą, gdzie rozwija się mikroflora – przyp. red.). Zarówno w ciemnym lodzie, jak i czerwonym śniegu znaleźliśmy sygnatury aktywnych olbrzymich wirusów. I to jest pierwszy raz, kiedy zostały znalezione na powierzchni lodu i śniegu zawierającym dużą ilość pigmentowanych mikroglonów – wskazuje Perini.
– Wokół glonów istnieje cały ekosystem. Oprócz bakterii, grzybów i drożdży, istnieją protisty zjadające glony, różne gatunki grzybów pasożytujące na nich i gigantyczne wirusy, które je infekują. Aby zrozumieć biologiczne środki kontroli działające na zakwity glonów, musimy zbadać te trzy ostatnie grupy — kontynuuje Perini.
Uczeni natknęli się na wirusy analizując całe DNA z pobranych próbek. Przeszukując ten ogromny zbiór danych w poszukiwaniu określonych genów znaleźli sekwencje o dużym podobieństwie do znanych gigantycznych wirusów. Żeby mieć pewność, że wirusowe DNA nie pochodzi z dawno martwych mikroorganizmów, ale z żywych i aktywnych wirusów, zespół wyekstrahował również mRNA z próbki.
Gdy sekwencje DNA tworzące geny są aktywowane, ulegają transkrypcji na jednoniciowe fragmenty zwane mRNA. Te fragmenty działają jak przepisy na budowę białek, których potrzebuje wirus. Jeśli są obecne, wirus jest aktywny.
Wyjątkowe wirusy
Ale aby wykorzystać te przepisy, wirus musi je przepisać z dwuniciowego DNA na jednoniciowy mRNA. Zwykłe wirusy nie potrafią tego zrobić. Mają pasma RNA unoszące się w komórce i czekające na aktywację, gdy wirus zainfekuje organizm i przejmie jego komórkową maszynerię, by dokonać transkrypcji. Ale gigantyczne wirusy mogą to zrobić same, co sprawia, że bardzo różnią się od normalnych wirusów.
Ponieważ gigantyczne wirusy są stosunkowo nowym odkryciem, niewiele o nich wiadomo. W przeciwieństwie do większości innych wirusów mają wiele aktywnych genów, które umożliwiają im naprawę, replikację, transkrypcję i translację DNA. Badacze nie wiedzą, jak im to się udaje. Ale pytań dotyczących ogromnych wirusów jest więcej. Nie wiadomo chociażby, czy infekują wyłącznie glony, czy na przykład protisty też.
– Kontynuujemy badania gigantycznych wirusów, aby dowiedzieć się więcej o ich interakcjach i o tym, jaką dokładnie rolę odgrywają w ekosystemie. W tym roku opublikujemy kolejne badanie z dodatkowymi informacjami na temat gigantycznych wirusów infekujących glony rozwijające się na powierzchni lodu na pokrywie lodowej Grenlandii – podsumowuje Perini.
Źródło: Aarhus University, fot. Laura Perini. Na zdjęciu pokrywa lodowa, której kolor zmienił zakwit glonów.
